近日，TDK推出新款基于MEMS的超聲波ToF傳感器CH-101，與光學(xué)ToF傳感器相比，它可以精確地測(cè)量到物體的距離，而不管其大小、顏色和透明度。此外，它不受周圍噪音（例如有害聲音和周圍噪音）的影響。

超小型傳感器，是傳統(tǒng)類型傳感器的千分之一

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）系統(tǒng)正越來(lái)越多地應(yīng)用于娛樂(lè)、教育、醫(yī)療和其他工業(yè)領(lǐng)域。它們?cè)试S用戶在虛擬空間中模擬復(fù)雜的任務(wù)或手術(shù)。傳感技術(shù)使用戶能夠通過(guò)復(fù)雜和精確的位置/運(yùn)動(dòng)檢測(cè)在虛擬空間中獲得真實(shí)的體驗(yàn)。最近的AR/VR系統(tǒng)使用飛行時(shí)間（ToF）來(lái)測(cè)量到物體的距離，而超聲波傳感器正引起人們的極大關(guān)注。

提高AR/VR真實(shí)感面臨的挑戰(zhàn)：減小超聲波傳感器的尺寸

自2016年各種頭戴式顯示（HMD）AR/VR耳機(jī)開(kāi)始以人們可承受的價(jià)格提供后，全球AR/VR市場(chǎng)已大幅增長(zhǎng)，到2025年其規(guī)?？赡艹^(guò)110億美元。雖然過(guò)去AR/VR系統(tǒng)主要用于游戲等娛樂(lè)應(yīng)用，但它們?cè)谘b配、制造、運(yùn)輸、零售、教育和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用預(yù)計(jì)將會(huì)增加。

資料來(lái)源：富士奇美拉研究院“2017年AR/VR相關(guān)市場(chǎng)的未來(lái)展望”

最新的AR/VR系統(tǒng)模型允許用戶在虛擬空間中模擬復(fù)雜的手術(shù)，具有六個(gè)自由度（6-DoF1）的HMD和手動(dòng)控制器使之成為可能。這使得在虛擬空間中的身體運(yùn)動(dòng)與在真實(shí)空間中的身體運(yùn)動(dòng)無(wú)縫集成，因?yàn)檫@是一種基于傳感器的技術(shù)，被稱為定位跟蹤，并通過(guò)使用ToF方法測(cè)量到物體的距離，因此這種集成是可能的。

ToF根據(jù)光線、紅外線或超聲波的發(fā)射與被物體反射后返回傳感器之間的時(shí)差來(lái)測(cè)量到物體的距離。光學(xué)或紅外飛行時(shí)間（ToF）雖然精度很高，但在有障礙物的情況下不能用于測(cè)量，也不適合測(cè)量到玻璃或其他透明物體的距離。超聲波飛行時(shí)間（ToF）可以精確測(cè)量到物體的距離，即使它是高度反射的，它也不受光照條件、物體大小或顏色的影響。不過(guò)傳統(tǒng)的超聲ToF傳感器需要復(fù)雜的信號(hào)處理，體積太大，無(wú)法嵌入家用電器中。

基于超小型MEMS傳感器的ToF解決方案

TDK針對(duì)這一挑戰(zhàn)的解決方案是CH-101，這是一種新型超小型超聲波ToF傳感器，其體積是傳統(tǒng)超聲波ToF傳感器的千分之一。Chirp品牌提供的全球首個(gè)基于MEMS的超聲傳感器是真正的突破性產(chǎn)品，它將壓電微機(jī)械超聲波傳感器（PMUT3）、功率高效的數(shù)字信號(hào)處理器（數(shù)字信號(hào)處理器4）和低功耗CMOSASIC5集成在3.5x3.5x1.25mm的小尺寸封裝中。

現(xiàn)有的基于光學(xué)傳感器的VR系統(tǒng)結(jié)合外部傳感器來(lái)發(fā)送紅外線，其中有線耳機(jī)和控制器響應(yīng)紅外線以定位用戶的位置。使用CH-101的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶只需一個(gè)耳機(jī)和一個(gè)控制器就可以體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。

蝙蝠可以在黑暗中自由飛行而不會(huì)撞到物體，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)發(fā)出脈沖超聲波和接收物體產(chǎn)生的回聲來(lái)探測(cè)物體的位置和相對(duì)速度，這稱為回聲定位，同樣的原理也用于超聲波傳感器的定位跟蹤。

CH-101有一個(gè)嵌入式PMUT，它發(fā)射超聲波脈沖并接收來(lái)自傳感器視場(chǎng)中物體的回波。當(dāng)它與各種信號(hào)處理相結(jié)合時(shí)，它可以在廣泛的應(yīng)用中使用，包括檢測(cè)到物體的距離和位置、感知物體的存在并避免碰撞。此外，它要求低功耗，比傳統(tǒng)超聲波傳感器低100倍，從而提供優(yōu)越的環(huán)境性能。